Dokumen Teknikal - Lembaran Data Siri EL063X: Pengganding Foto Pintu Logik Dual Saluran Berkelajuan Tinggi 10Mbit/s Pakej SOP 8-Pin

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri EL063X mewakili keluarga pengganding foto pintu logik (pengasing opto) dual saluran berkelajuan tinggi. Peranti ini direka untuk menyediakan pengasingan elektrik yang teguh dan penghantaran isyarat digital berkelajuan tinggi antara dua litar. Fungsi terasnya adalah untuk memindahkan isyarat aras logik merentasi halangan pengasingan menggunakan diod pemancar cahaya inframerah (LED) yang digandingkan secara optik kepada pengesan foto bersepadu berkelajuan tinggi dengan output pintu logik. Reka bentuk ini secara berkesan memutuskan gelung bumi, menghalang penghantaran hingar, dan melindungi litar sensitif daripada lonjakan voltan atau perbezaan dalam keupayaan bumi.

Domain aplikasi utama untuk komponen ini adalah dalam automasi industri, antara muka komunikasi, kawalan bekalan kuasa, dan peranti persisian komputer di mana pemindahan isyarat yang boleh dipercayai dan kebal hingar adalah kritikal. Konfigurasi dual saluran dalam satu pakej menawarkan faedah penjimatan ruang dan ciri-ciri saluran yang sepadan untuk aplikasi isyarat pembezaan atau untuk mengasingkan berbilang talian kawalan.

2. Selaman Mendalam Parameter Teknikal

Parameter elektrik dan optik menentukan sempadan operasi dan prestasi pengganding foto.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan, walaupun seketika. Mengoperasikan peranti melebihi penarafan ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Arus Hadapan Input (I_F): 20 mA DC/purata. Ini menghadkan arus maksimum melalui LED input.
• Voltan Songsang Input (V_R): 5 V. Voltan pincang songsang maksimum yang boleh ditahan oleh LED input.
• Arus Output (I_O): 50 mA. Arus maksimum yang boleh disedut oleh transistor output.
• Voltan Output (V_O) & Voltan Bekalan (V_CC): 7.0 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan pada pin bahagian output.
• Voltan Pengasingan (V_ISO): 3750 V_rmsselama 1 minit. Ini adalah parameter keselamatan utama yang menunjukkan kekuatan dielektrik halangan pengasingan antara bahagian input dan output, diuji dengan pin 1-4 dipintaskan bersama dan pin 5-8 dipintaskan bersama.
• Suhu Operasi (T_OPR): -40°C hingga +100°C. Julat suhu ambien di mana peranti dijamin berfungsi.
• Suhu Penyimpanan (T_STG): -55°C hingga +125°C.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Parameter ini dijamin di bawah keadaan operasi yang ditentukan (Ta = -40°C hingga 85°C melainkan dinyatakan).

2.2.1 Ciri-ciri Input

• Voltan Hadapan (V_F): Biasa 1.4V, dengan maksimum 1.8V pada I_F= 10 mA. Ini digunakan untuk mengira perintang siri yang diperlukan untuk litar pacuan LED input.
• Pekali Suhu V_F: Kira-kira -1.8 mV/°C. Voltan hadapan LED berkurangan apabila suhu meningkat.
• Kapasitans Input (C_IN): Biasa 60 pF. Kapasitans parasit ini menjejaskan prestasi frekuensi tinggi pada bahagian input.

2.2.2 Ciri-ciri Output & Pemindahan

• Arus Bekalan (I_CCH/I_CCL): Arus rehat yang diambil oleh IC output. I_CCH(output tinggi) biasanya 13 mA (maks 18 mA). I_CCL(output rendah) biasanya 15 mA (maks 21 mA) pada V_CC= 5.5V. Ini penting untuk pengiraan belanjawan kuasa.
• Arus Output Aras Tinggi (I_OH): Output boleh menyumber maksimum 100 µA sambil mengekalkan aras logik tinggi (V_Ohampir V_CC). Ini adalah keupayaan penyumberan yang lemah.
• Voltan Output Aras Rendah (V_OL): Maksimum 0.6V pada I_F= 5mA dan I_CL= 13mA. Ini menentukan aras voltan apabila transistor output secara aktif menyedut arus, memastikan keserasian dengan ambang rendah logik TTL/CMOS.
• Arus Ambang Input (I_FT): Maksimum 5 mA. Ini adalah arus input yang diperlukan untuk menjamin output bertukar kepada keadaan rendah yang sah (V_O≤ 0.6V) di bawah keadaan yang ditentukan. Pereka bentuk mesti memastikan litar pacuan menyediakan sekurang-kurangnya arus ini untuk pensuisan yang boleh dipercayai.

2.3 Ciri-ciri Pensuisan

Parameter ini menentukan prestasi digital berkelajuan tinggi, diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C, V_CC=5V, I_F=7.5mA, C_L=15pF, R_L=350Ω).

• Kelewatan Perambatan (t_PHL, t_PLH): Maksimum 100 ns setiap satu. t_PHLadalah kelewatan dari LED input dihidupkan (arus meningkat) ke output menurun. t_PLHadalah kelewatan dari LED input dimatikan (arus menurun) ke output meningkat. Kelewatan ini menghadkan kadar data maksimum.
• Distorsi Lebar Denyut (|t_PHL– t_PLH|): Maksimum 35 ns. Asimetri antara kelewatan naik dan turun ini boleh memesongkan kitar tugas denyut yang dihantar, yang kritikal dalam aplikasi sensitif masa.
• Masa Naik/Turun Output (t_r, t_f): t_rbiasanya 40 ns (10% hingga 90%), t_fbiasanya 10 ns (90% hingga 10%). Masa turun yang lebih pantas adalah ciri peringkat output tarik-bawah aktif.
• Imuniti Sementara Mod Sepunya (CMTI): Ini adalah parameter kritikal untuk kekebalan hingar dalam persekitaran bising seperti pemacu motor atau bekalan kuasa pensuisan. Ia mengukur keupayaan peranti untuk menolak transien voltan pantas yang muncul merentasi halangan pengasingan.
  • EL0630: Minimum 5000 V/µs.
  • EL0631: Minimum 10000 V/µs. CMTI yang lebih tinggi ini menjadikan EL0631 sesuai untuk aplikasi yang lebih mencabar dengan hingar elektrik yang teruk.
  • Imuniti ini ditentukan untuk kedua-dua keadaan output tinggi (CM_H) dan output rendah (CM_L), memastikan output tidak bertukar secara palsu semasa peristiwa sementara.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun petikan PDF yang disediakan menyebut "Lengkung Ciri-ciri Elektro-Optik Biasa," graf khusus tidak disertakan dalam teks. Biasanya, lengkung sedemikian untuk pengganding foto akan termasuk:

• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan (I_F): Menunjukkan kecekapan gandingan optik (arus output / arus input) merentasi tahap pacuan yang berbeza.
• Kelewatan Perambatan vs. Arus Hadapan (I_F): Menggambarkan bagaimana kelajuan pensuisan berubah dengan arus pacuan LED. I_Fyang lebih tinggi secara amnya mengurangkan kelewatan perambatan.
• Kelewatan Perambatan vs. Suhu: Menunjukkan pergantungan suhu pada kelajuan pensuisan.
• Voltan Ketepuan Output vs. Arus Output: Mencirikan prestasi transistor output apabila menyedut arus.

Pereka bentuk harus merujuk lembaran data lengkap dengan graf untuk memahami hubungan ini untuk mengoptimumkan aplikasi khusus mereka, seperti menukar kelajuan dengan arus/penyebaran kuasa LED.

4. Maklumat Mekanikal & Pakej

Peranti ini dibungkus dalam pakej Small Outline Package (SOP atau SOIC) 8-pin piawai. Pakej permukaan-pasang ini mematuhi tapak kaki SO8 biasa, memudahkan susun atur PCB dan pemasangan.

4.1 Konfigurasi Pin

Konfigurasi pin adalah seperti berikut:

• Pin 1: Anod (Input LED Saluran 1)
• Pin 2: Katod (Input LED Saluran 1)
• Pin 3: Katod (Input LED Saluran 2)
• Pin 4: Anod (Input LED Saluran 2)
• Pin 5: Bumi (GND) - Sepunya bahagian output.
• Pin 6: V_OUT2 (Output untuk Saluran 2)
• Pin 7: V_OUT1 (Output untuk Saluran 1)
• Pin 8: V_CC(Voltan Bekalan untuk bahagian output, +5V biasa)

Nota Penting:Bahagian input dan output diasingkan sepenuhnya. Pin 1-4 berada di bahagian input yang diasingkan, dan pin 5-8 berada di bahagian output yang diasingkan. Susun atur PCB mesti mengekalkan jarak rengangan dan jarak bersih yang mencukupi antara kedua-dua set pin ini dan jejak berkaitan untuk mengekalkan penarafan pengasingan.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Peranti ini sesuai untuk proses pemasangan permukaan-pasang piawai.

• Suhu Pateri: Suhu pateri maksimum yang dibenarkan ialah 260°C selama 10 saat. Ini serasi dengan profil pateri alir semula bebas plumbum biasa.
• Kepekaan Kelembapan: Walaupun tidak dinyatakan secara jelas dalam petikan, kebanyakan SMD berkapsul plastik mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL). Pengendalian yang betul, pembakaran jika diperlukan, dan penyimpanan mengikut garis panduan pengeluar adalah penting untuk mengelakkan "popcorning" semasa alir semula.
• Bypass Output: Nota reka bentuk kritikal (*3) menentukan bahawa pin bekalan V_CC(8) mesti dibypass dengan kapasitor 0.1 µF atau lebih besar (seramik atau tantalum pepejal dengan ciri HF yang baik). Kapasitor ini mesti diletakkan sedekat mungkin antara pin 8 (V_CC) dan pin 5 (GND) untuk memastikan operasi stabil dan meminimumkan hingar pensuisan pada rel bekalan.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Litar Aplikasi Biasa

Lembaran data menyenaraikan beberapa aplikasi utama:

• Penghapusan Gelung Bumi: Fungsi utama, mengasingkan bumi dua subsistem untuk mencegah arus edaran dan hingar.
• Terjemahan/Antara Muka Aras Logik: Boleh berantara muka antara keluarga logik yang berbeza (cth., LSTTL ke TTL atau CMOS 5V) sambil menyediakan pengasingan.
• Penghantaran Data & Penerima Talian: Sesuai untuk pautan data bersiri terpencil (cth., RS-232, pengasingan RS-485), pengasingan I/O digital, dan pemultipleksan.
• Maklum Balas Bekalan Kuasa Pensuisan: Mengasingkan isyarat maklum balas dari bahagian sekunder (output) ke bahagian primer (pengawal) dalam topologi penukar terpencil seperti flyback.
• Penggantian Pengubah Denyut: Menawarkan alternatif keadaan pepejal, yang berpotensi lebih boleh dipercayai dan padat untuk menghantar denyut digital merentasi halangan pengasingan.
• Antara Muka Peranti Persisian Komputer: Mengasingkan isyarat ke/dari pencetak, kad I/O industri, atau peranti persisian lain.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pacuan Input: Perintang siri mesti dikira berdasarkan voltan bekalan input (V_IN), arus hadapan yang dikehendaki I_F, dan V_F LED. R_siri= (V_IN- V_F) / I_F. I_Fmesti ≥ I_FTuntuk pensuisan terjamin dan boleh ditingkatkan sehingga Penarafan Maksimum Mutlak untuk meningkatkan kelajuan, dengan kos penyebaran kuasa yang lebih tinggi.
• Beban Output: Output direka untuk memacu beban logik piawai. Perintang tarik-atas R_L(disambungkan antara V_CCdan pin output) menetapkan aras logik tinggi dan masa naik. R_Lyang lebih kecil memberikan masa naik yang lebih pantas tetapi meningkatkan penggunaan kuasa apabila output rendah. Keadaan ujian menggunakan R_L=350Ω.
• Penyebaran Kuasa: Kira jumlah penyebaran kuasa pada kedua-dua bahagian input (P_D= V_F* I_F) dan output untuk memastikannya kekal dalam had, terutamanya pada suhu tinggi.
• Pemilihan Saluran: Pilih EL0631 berbanding EL0630 untuk aplikasi yang memerlukan imuniti yang lebih tinggi terhadap hingar mod sepunya (CMTI ≥ 10,000 V/µs vs. 5,000 V/µs).

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Siri EL063X membezakan dirinya dalam pasaran melalui beberapa ciri utama:

• Kelajuan Tinggi: Keupayaan 10 Mbit/s dan kelewatan perambatan ≤100 ns meletakkannya dalam kategori pengganding foto berkelajuan tinggi, sesuai untuk komunikasi digital pantas.
• Dual Saluran dalam SOP-8: Mengintegrasikan dua saluran terpencil dalam pakej padat dan piawai, menjimatkan ruang papan berbanding dua peranti saluran tunggal.
• CMTI Tinggi: Terutamanya CMTI minimum 10 kV/µs EL0631 adalah kelebihan ketara dalam persekitaran elektrik bising seperti pemacu motor industri, di mana pengganding opto CMTI rendah mungkin rosak.
• Julat Suhu Luas: Prestasi terjamin dari -40°C hingga 85°C, dengan julat operasi sehingga 100°C, sesuai untuk aplikasi industri dan automotif.
• Kelulusan Keselamatan Komprehensif: Peranti ini membawa kelulusan dari agensi keselamatan antarabangsa utama (UL, cUL, VDE, SEMKO, dll.), yang selalunya merupakan keperluan mandatori untuk produk akhir di pasaran terkawal.
• Pematuhan Alam Sekitar: Ia bebas halogen (had Br/Cl), bebas Pb, mematuhi RoHS, dan mematuhi REACH, memenuhi peraturan alam sekitar moden.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah kadar data maksimum yang boleh saya capai dengan pengganding foto ini?

J: Spesifikasi 10 Mbit/s dan kelewatan perambatan maksimum 100 ns mencadangkan kadar data teori maksimum sekitar 5-10 Mbps untuk data NRZ. Dalam praktik, kadar yang boleh dicapai bergantung pada bentuk gelombang khusus, masa naik/turun, dan distorsi lebar denyut. Untuk operasi yang boleh dipercayai, sasaran reka bentuk konservatif 1-5 Mbps adalah tipikal.

S: Bagaimana saya memilih antara EL0630 dan EL0631?

J: Perbezaan utama ialah Imuniti Sementara Mod Sepunya (CMTI). Jika aplikasi anda melibatkan hingar pensuisan yang ketara (cth., berhampiran pemacu motor, penyongsang kuasa tinggi, bekalan kuasa bising), EL0631 (10 kV/µs) menyediakan kekebalan hingar yang lebih baik. Untuk persekitaran yang kurang bising, EL0630 (5 kV/µs) mungkin mencukupi.

S: Mengapakah kapasitor bypass diperlukan pada V_CC?

J: Pensuisan berkelajuan tinggi peringkat output boleh menyebabkan lonjakan arus serta-merta pada talian V_CC. Kapasitor bypass tempatan menyediakan sumber impedans rendah untuk arus ini, menghalang penurunan atau lonjakan voltan pada V_CCyang boleh menyebabkan operasi tidak menentu atau radiasi hingar. Meletakkannya dekat dengan pin adalah penting untuk keberkesanan.

S: Bolehkah saya menggunakan peranti ini untuk mengasingkan isyarat analog?

J: Tidak. Ini adalahpengganding foto pintu logik. Output adalah aras logik digital (tinggi atau rendah), bukan perwakilan linear arus input. Untuk pengasingan analog, pengganding opto linear (dengan output fototransistor atau fotodiod) diperlukan.

S: Apakah tujuan "output boleh strobo" yang disebut dalam penerangan?

J> Walaupun tidak terperinci dalam petikan ini, output boleh strobo biasanya bermaksud peringkat output mempunyai kawalan dayakan atau strobo. Ini membolehkan output dihidupkan/dimatikan atau dikunci oleh isyarat kawalan ketiga, yang boleh berguna untuk aplikasi pemultipleksan atau mengurangkan penggunaan kuasa. Konfigurasi pin di sini tidak menunjukkan pin strobo berasingan, jadi fungsi ini mungkin disepadukan secara dalaman dalam mod tertentu atau mungkin merujuk kepada output yang didayakan oleh isyarat input itu sendiri.

9. Prinsip Operasi

Prinsip operasi adalah berdasarkan penukaran optoelektronik. Apabila arus hadapan yang mencukupi (I_F) dikenakan pada Diod Pemancar Inframerah (IRED) input, ia memancarkan foton cahaya. Foton ini merentasi halangan pengasingan telus (biasanya sebatian plastik acuan). Di bahagian output, litar bersepadu pengesan foto berkelajuan tinggi menerima cahaya ini. IC ini mengandungi fotodiod yang menukar cahaya kembali kepada arus foto. Arus foto ini kemudiannya diproses oleh litar penguat dan pembanding dalaman ("pintu logik") untuk menghasilkan voltan output digital yang bersih dan ditakrifkan dengan baik. Apabila LED input HIDUP, output didorong ke keadaan logik RENDAH (biasanya oleh transistor tarik-bawah aktif). Apabila LED input MATI, litar output menarik pin ke keadaan logik TINGGI (melalui perintang tarik-atas luaran R_L). Operasi logik positif ini diringkaskan dalam Jadual Kebenaran yang disediakan: Input Tinggi = Output Rendah, Input Rendah = Output Tinggi.

10. Trend & Konteks Industri

Pembangunan pengganding foto seperti siri EL063X didorong oleh beberapa trend utama dalam elektronik:

• Permintaan untuk Kelajuan dan Lebar Jalur yang Lebih Tinggi: Apabila rangkaian industri (EtherCAT, PROFINET IRT) dan antara muka komunikasi semakin pantas, pengasing mesti mengikutinya. Pergerakan dari kilobit ke megabit dan kini ke arah kelajuan 10+ megabit adalah jelas.
• Peningkatan Kekebalan HingarPersekitaran industri dan automotif menjadi lebih kompleks secara elektrik, memerlukan pengasing dengan penarafan CMTI yang lebih tinggi untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai di tengah hingar dari pemacu motor, bekalan kuasa pensuisan, dan sumber RF.
• Pengecilan dan IntegrasiReka bentuk dual saluran dalam pakej SOP-8 mencerminkan keperluan untuk menjimatkan ruang PCB dan mengurangkan bilangan komponen. Trend selanjutnya termasuk mengintegrasikan lebih banyak saluran (pengasing kuad) atau menggabungkan pengasingan dengan fungsi lain seperti pemacu ADC atau terjemahan aras I²C.
• Piawaian Keselamatan dan Kebolehpercayaan yang DipertingkatkanPeraturan keselamatan yang lebih ketat merentasi industri mendorong komponen dengan voltan pengasingan yang lebih tinggi, jangka hayat operasi yang lebih panjang, dan pensijilan teguh dari agensi seperti UL, VDE, dan CQC.
• Teknologi Pengasingan AlternatifWalaupun pengganding opto matang, mereka menghadapi persaingan dari pengasing kapasitif (menggunakan halangan SiO₂) dan pengasing magnetik (berasaskan magnetorintangan gergasi atau pengubah), yang boleh menawarkan kelebihan dalam kelajuan, penggunaan kuasa, dan ketumpatan integrasi. Walau bagaimanapun, pengganding opto mengekalkan kedudukan yang kuat kerana CMTI tinggi, kesederhanaan, dan kebolehpercayaan yang difahami dengan baik.

Siri EL063X, dengan keseimbangan kelajuan, integrasi dual saluran, CMTI tinggi, dan pensijilan keselamatan, diposisikan untuk memenuhi permintaan berterusan ini dalam pasaran untuk pengasingan isyarat yang teguh dan berprestasi tinggi.